pobieranie: Simulink Modelowanie Zjawisk Fizycznych
Pobierz dokument pdfPrzeglądaj wersję html pliku:
Modelowanie Zjawisk Fizycznych
Ćwiczenie 1
Simulink
Przygotował: mgr inż. Marcin Pelic Instytut Technologii Mechanicznej Politechnika Poznańska
Poznań, 2008
Simulink na skróty
• • • • • • • • • • • W celu uruchomienia pakietu Simulink należy w oknie Matlaba wpisać komendę Simulink. Aby utworzyć nowy model należy w Simulink Library Browser z menu File wybrać opcję New a następnie Model. Wszystkie obiekty Simulinka dostępne są w bibliotekach, a można je przeglądać przy użyciu Simulink Library Browser. Wybrany obiekt z Simulink Library Browser należy przeciągnąć w okno projektu. Bloki modelu należy połączyć, aby tego dokonać należy „złapać”(kursor w kształcie krzyża) wyjście lub wejście jednego bloku a następnie przeciągnąć do odpowiednio wejście lub wyjście bloku następnego. Nie można łączyć wejść lub wyjść. Aby rozgałęzić sygnał należy z wejścia bloku przeciągnąć linię sygnałową na istniejącą już linię. W celu odwrócenia lub odbicia obiektu należy go zaznaczyć a następnie z menu kontekstowego (PPM) wybrać Format a następnie Rogate lub Flip Aby usunąć linię sygnału bądź obiekt należy zaznaczyć go (LPM) a następnie nacisnąć Delete na klawiaturze. Aby skonfigurować dowolny obiekt należy obiekt wskazać kursorem oraz podwójnie nacisnąć LPM. W celu zmiany parametrów symulacji należy z menu Simulation wybrać opcję Configuration Parameters. Aby rozpocząć symulację należy z menu Simulation wybrać opcję Start.
Najczęściej używane obiekty Simulinka:
Wejścia, źródła sygnałów (Sources): Constant – źródło sygnału stałego o danej wartości, From Workspace – odczytuje wektor/zmienna z przestrzeni roboczej Matlaba – Workspace, Pulse Generator – generator impulsów prostokątnych, Ramp – sygnał rampy, Random Number – generator liczb losowych, Signal Builder – narzędzie do budowania niestandardowych sygnałów wejściowych, Signal Generator – generator sygnałowy (sinus, prostokąt, piła, sygnał losowy) Sine Wave – fala sinusoidalna, Step – wymuszenie skokowe. Wyjścia, wyświetlanie sygnałów (Sinks): Display – wyświetla wartość liczbową zmiennej Scope – oscyloskop z możliwością zapisu przebiegu To Workspace – zapisuje wektor/zmienną do przestrzeni roboczej Matlaba, XY Graph – Graf zależności pomiędzy dwoma zmiennymi. Prowadzenie sygnałów (Signal Routing): Demux – demultiplekser – rozdziela sygnał z szyny danych lub wektora na pojedyncze sygnały, Manual Switch – przełącznik sterowany poprzez naciśnięcie myszą, Mux – multiplekser – łączy pojedyncze sygnały w szynę danych lub wektor, Selektor – selekcjonuje sygnały wyjściowe z macierzy bądź wektora wejściowego,
Switch – przełącznik – przełącza wyjście pomiędzy pierwszym i trzecim wejściem w zależności od stanu drugiego wejścia. Ciągłe człony (Continuous) Derivative – czasowa różniczka z sygnału wejściowego, Integrator – całka z sygnału wejściowego, Transfer Fcn – funkcja przejścia – transformata Laplacea, Transport Delay – opóźnienie czasowe. Człony nieciągłe (Discontinuities) Coulomb & Viscous Friction – tarcie kulombowskie i wiskotyczne, Dead Zone – strefa martwa, Quantizer – kwantyfikacja sygnału, Saturation – nasycenie sygnału. Operacje matematyczne (Math Operations) Abs – wartość bezwzględna, Add – suma, Divie – iloraz, Gain – wzmacniacz, Math Function – definiowalne funkcje matematyczne, MinMax – zapamiętuje odpowiednio wartość najmniejszą/największą, Product – iloczyn, Rounding Function – zaokrąglanie, Signum – wykrywa znak sygnału, Slider Gain – wzmacniacz o regulowanym wzmocnieniu, Subtract – różnica, Sum – suma,
Zadania do wykonania: 1. Zbadać odpowiedzi podstawowych członów na wymuszenie skokowe. Modele zbudować korzystając z transmitancji operatorowej członów (człony bezinercyjny, inercyjny, całkujący, oscylacyjny) bądź z bloków wbudowanych w program Simulink (opóźniający – Transport Delay). a) Zbudować układ według rysunku 1.
Step 1 s Integrator Scope
Rys. 1. Schemat do badania odpowiedzi podstawowych członów automatyki na wymuszenie skokowe b) Ustawić parametry symulacji w oknie Configuration Parameters w menu Simulation
Rys. 2. Parametry symulacji c) Uruchomić symulację oraz sprawdzić wpływ poszczególnych parametrów danego bloku na jego działanie d) W miejsce badanego bloku wstawić kolejno bloki: - inercyjny, - całkujący, - idealny różniczkujący, - rzeczywisty różniczkujący, - oscylacyjny, - opóźniający. e) Zbadać działanie bloków przełączających wskazanych przez prowadzącego f) zbudować model tarcia suchego wg modelu kulombowskiego g) zbudować model tarcia suchego wg modelu Stribecka Wymagana wiedza: • Znajomość podstawowych członów automatyki wraz z opisem matematycznym oraz transmitancją operatorową. • Znajomość odpowiedzi podstawowych członów automatyki na wymuszenie skokowe. • Znajomość charakterystyk fazowych i częstotliwościowych członów automatyki. • Przykłady podstawowych członów automatyki w życiu codziennym. • Modele tarcia.
Simulink Modelowanie Zjawisk Fizycznych
Modelowanie Zjawisk Fizycznych
Ćwiczenie 1
Simulink
Przygotował: mgr inż. Marcin Pelic Instytut Technologii Mechanicznej Politechnika Poznańska
Poznań, 2008
Simulink na skróty
• • • • • • • • • • • W celu uruchomienia pakietu Simulink należy w oknie Matlaba wpisać komendę Simulink. Aby utworzyć nowy model należy w Simulink Library Browser z menu File wybrać opcję New a następnie Model. Wszystkie obiekty Simulinka dostępne są w bibliotekach, a można je przeglądać przy użyciu Simulink Library Browser. Wybrany obiekt z Simulink Library Browser należy przeciągnąć w okno projektu. Bloki modelu należy połączyć, aby tego dokonać należy „złapać”(kursor w kształcie krzyża) wyjście lub wejście jednego bloku a następnie przeciągnąć do odpowiednio wejście lub wyjście bloku następnego. Nie można łączyć wejść lub wyjść. Aby rozgałęzić sygnał należy z wejścia bloku przeciągnąć linię sygnałową na istniejącą już linię. W celu odwrócenia lub odbicia obiektu należy go zaznaczyć a następnie z menu kontekstowego (PPM) wybrać Format a następnie Rogate lub Flip Aby usunąć linię sygnału bądź obiekt należy zaznaczyć go (LPM) a następnie nacisnąć Delete na klawiaturze. Aby skonfigurować dowolny obiekt należy obiekt wskazać kursorem oraz podwójnie nacisnąć LPM. W celu zmiany parametrów symulacji należy z menu Simulation wybrać opcję Configuration Parameters. Aby rozpocząć symulację należy z menu Simulation wybrać opcję Start.
Najczęściej używane obiekty Simulinka:
Wejścia, źródła sygnałów (Sources): Constant – źródło sygnału stałego o danej wartości, From Workspace – odczytuje wektor/zmienna z przestrzeni roboczej Matlaba – Workspace, Pulse Generator – generator impulsów prostokątnych, Ramp – sygnał rampy, Random Number – generator liczb losowych, Signal Builder – narzędzie do budowania niestandardowych sygnałów wejściowych, Signal Generator – generator sygnałowy (sinus, prostokąt, piła, sygnał losowy) Sine Wave – fala sinusoidalna, Step – wymuszenie skokowe. Wyjścia, wyświetlanie sygnałów (Sinks): Display – wyświetla wartość liczbową zmiennej Scope – oscyloskop z możliwością zapisu przebiegu To Workspace – zapisuje wektor/zmienną do przestrzeni roboczej Matlaba, XY Graph – Graf zależności pomiędzy dwoma zmiennymi. Prowadzenie sygnałów (Signal Routing): Demux – demultiplekser – rozdziela sygnał z szyny danych lub wektora na pojedyncze sygnały, Manual Switch – przełącznik sterowany poprzez naciśnięcie myszą, Mux – multiplekser – łączy pojedyncze sygnały w szynę danych lub wektor, Selektor – selekcjonuje sygnały wyjściowe z macierzy bądź wektora wejściowego,
Switch – przełącznik – przełącza wyjście pomiędzy pierwszym i trzecim wejściem w zależności od stanu drugiego wejścia. Ciągłe człony (Continuous) Derivative – czasowa różniczka z sygnału wejściowego, Integrator – całka z sygnału wejściowego, Transfer Fcn – funkcja przejścia – transformata Laplacea, Transport Delay – opóźnienie czasowe. Człony nieciągłe (Discontinuities) Coulomb & Viscous Friction – tarcie kulombowskie i wiskotyczne, Dead Zone – strefa martwa, Quantizer – kwantyfikacja sygnału, Saturation – nasycenie sygnału. Operacje matematyczne (Math Operations) Abs – wartość bezwzględna, Add – suma, Divie – iloraz, Gain – wzmacniacz, Math Function – definiowalne funkcje matematyczne, MinMax – zapamiętuje odpowiednio wartość najmniejszą/największą, Product – iloczyn, Rounding Function – zaokrąglanie, Signum – wykrywa znak sygnału, Slider Gain – wzmacniacz o regulowanym wzmocnieniu, Subtract – różnica, Sum – suma,
Zadania do wykonania: 1. Zbadać odpowiedzi podstawowych członów na wymuszenie skokowe. Modele zbudować korzystając z transmitancji operatorowej członów (człony bezinercyjny, inercyjny, całkujący, oscylacyjny) bądź z bloków wbudowanych w program Simulink (opóźniający – Transport Delay). a) Zbudować układ według rysunku 1.
Step 1 s Integrator Scope
Rys. 1. Schemat do badania odpowiedzi podstawowych członów automatyki na wymuszenie skokowe b) Ustawić parametry symulacji w oknie Configuration Parameters w menu Simulation
Rys. 2. Parametry symulacji c) Uruchomić symulację oraz sprawdzić wpływ poszczególnych parametrów danego bloku na jego działanie d) W miejsce badanego bloku wstawić kolejno bloki: - inercyjny, - całkujący, - idealny różniczkujący, - rzeczywisty różniczkujący, - oscylacyjny, - opóźniający. e) Zbadać działanie bloków przełączających wskazanych przez prowadzącego f) zbudować model tarcia suchego wg modelu kulombowskiego g) zbudować model tarcia suchego wg modelu Stribecka Wymagana wiedza: • Znajomość podstawowych członów automatyki wraz z opisem matematycznym oraz transmitancją operatorową. • Znajomość odpowiedzi podstawowych członów automatyki na wymuszenie skokowe. • Znajomość charakterystyk fazowych i częstotliwościowych członów automatyki. • Przykłady podstawowych członów automatyki w życiu codziennym. • Modele tarcia.
